تشخيص خرابي در پايه هاي نگهدارنده منفرد با ممان اينرسي متغير با استفاده از الگوريتم APSO

Damage Detection of Single Tapered Poles Using APSO Algorithm

در اين مقاله، تشخيص خرابي پايه‌هاي نگهدارنده منفرد با ممان اينرسي متغير مطالعه گرديده است. خرابي سازه با استفاده از روش ارتعاش شناسايي شده است. در اين روش براي كشف محل و شدت خرابي از الگوريتم فرااكتشافي APSO استفاده شده است. تابع هدف براي كشف خرابي يك شاخص همبستگي مبتني بر فركانس‌هاي طبيعي در نظر گرفته شده است. به منظور تسريع در محاسبه فركانس‌هاي طبيعي سازه از روش تكرار استفاده شده است. در اين مقاله، خرابي به صورت كاهش سختي المان در مدل‌سازي اجزاي محدود اعمال شده است و براي تطابق بيشتر با واقعيت، خطاي اندازه‌گيري در فركانس نيز لحاظ گرديده است. براي ارزيابي كارايي و توانمندي روش پيشنهادي در تشخيص خرابي پايه‌هاي نگهدارنده، دو مثال عددي شامل يك پايه نگهدارنده دوربين مداربسته پليس و يك پايه نگهدارنده مخزن آب تحت سناريوهاي مختلف خرابي، مورد بررسي قرار گرفته‌­اند. براي مثال اول و دوم، سازه‌­ي داراي مقطع متغير به ترتيب توسط 25 و 15 المان با ممان اينرسي يكنواخت مدل‌سازي گرديده است. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد؛ علي‌رغم پيچيدگي برخي از سناريوهاي خرابي، روش پيشنهادي قادر است نه تنها محل، بلكه شدت خرابي را نيز به طرز قابل اعتمادي كشف نمايد و بالطبع اين الگوريتم قابليت شناسايي خرابي ديگر سازه‌ها را نيز دارد.

In this paper, the damage detection of single tapered poles is studied. Structural damage is identified using an optimization-based method. In this method, the APSO is used to detect the location and severity of the damage. The objective function for detecting the damage is a correlation coefficient based on natural frequencies. In order to accelerate the calculation of the natural frequencies of the structure, the iterative method is used. In this paper, the damage induced into the structure is simulated as reduction of the stiffness matrix of the element in a finite element modeling of the structure and also in order to match the real situation, damages. To evaluate the efficiency and robustness of the proposed method in detecting damage of tapered poles, two numerical examples, including a police surveillance camera pole and a water storage pole under different damaged scenarios with considering measurement noise, are examined. In the first and second examples, structures are divided by 15 and 25 elements, respectively, with the uniform moment of inertia. The results show that the proposed method is capable of detecting both the location and severity of the damage properly, despite the complexity of some damage scenarios. Therefore, the algorithm can be used to detect the damage of other structures.